光速上限論的證據是什麼,是誰證明的?

綠水青山48936175


題主只是不大明白什麼是【理工科式思維】,這是一個「認知論」問題,如果以物理理論來解答這個問題,都屬於【循環解釋】。


「光速上限論」是一個「全稱判斷」,也即:不管何種情況下都不會出現超光速現象。

我們知道有限的經驗,是不能做出「全稱判斷」的,就如同我們說「所有天鵝都是白色的」,但「黑天鵝」仍然有存在的可能性。

所以「光速上限」不叫「論」,也不需要「證明」,是一個「假設」,這個「假設」並不是我們日常語言中的所理解的意思。

在理工學科或者某些社會學中,「假設」其實就是「公理」、「原理」的意思。

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在數學中「假設」是一種「自明Self-Evident」的「公理」。

也即某些命題,無需論證就可以接受。比如:小學學過歐氏幾何中的公理:

兩點之間直線最短。

這個「假設」幾乎不需要思考,你就覺得是對的。可以說這個道理狗都懂,你丟一塊骨頭,狗絕對知道以直線狂奔過來,吃這塊骨頭。

在「公理」的基礎上進行推導,就會得到一些「定理」。

比如:泰勒斯定理

【泰勒斯定理】其實可以從下面兩個不證自明的公理推導:

「平行公理」——平行線無限延長不相交(過線外一點,恰有一條直線與已知直線平行.),推導出「三角形內角和等於180度」

「能重合的圖形全等」推導出「等腰三角形底角相等」

用簡單的代數列出等式,就可以推導出【角ABC】為直角90度:

在典型的自然科學,如物理學中「假設」其實就是「科學原理」。

「科學原理」是一種【描述性假設(descriptive assumption)】,也即:這個世界過去、現在或未來是什麼樣的想法。

【描述性假設(descriptive assumption)】這個術語,詳細可以參考《學會提問:批判性思維指南》一書。

我們在審查、分析某一種結論的可靠性的時候,一定要追究後面所攜帶的「隱含前設」,這就是邏輯思維非常重要的技巧。

【科學原理(Principle)】的隱含前提是——必定經驗的,是通過歸納統計的方法得到的結論。


然後,在原理的基礎上,通過邏輯推導的方法會得到一些科學的【定律(law)】。

舉個例子:

我現在看到我面前有一個紅色的蘋果,我會做出一個【描述性的假設】:這是一個紅蘋果。

但是,有沒有可能我是眼花,或者我是色盲?有可能,是吧!

我可以請其他人共同觀測,假如:小明、小紅、小紅。。。。。等也都看到了紅色蘋果。紅蘋果這個「描述性假設」就進一步加強。

也就是說:

「光速上限」或者說「不變」是一個觀測事實,是因為人們千百次觀測、測量,發現光速是宇宙中最快的速度,而且是一個常數,也就是大約每秒30萬公理。

如果你問「光速為什麼是上限」,就如同問:我們的宇宙為什麼是這個樣子?你能得到答案嗎?假如有答案,你還可以追問:為什麼又是這個樣子的呢?

這是一個無限的【俄羅斯套娃】,就是上帝也解答不了!

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那麼,最後結論是:

【光速不變(上限)論】不是誰「證明」的,是來自經驗、觀察、歸納做出是一個假設,這個假設是愛因斯坦在19005年提出的,在一百多年的時間裡,經過學術共體最嚴苛的檢測和核實。


你要推翻就拿出可靠的觀測事實,讓更多人檢測、核實。就如同你要推翻【天下烏鴉一般黑】,就拿出一個反例——白烏鴉,就推翻了。


所以,你要麼證實,要麼證偽光速不變或者光速上限,但不能說【證明】。

【證明】是對幾何、數學等命題而言的。

在哲學的【認知論】中,這樣的命題叫做【分析命題】——也即不需要經驗,只是純粹的對概念進行分析。

自然科學問題,都是【綜合命題】,來自經驗,只存在證偽和證實。

就這麼簡單的一個問題,我不知道為什麼總有人明白不了,特別是那些整天叫囂推翻相對論的人。

【超光速現象】從邏輯上仍然有可能出現,不過那樣,整個物理知識大廈就會推翻,所有物理規律可能性要重寫。

因為【光速不變論】和【上限論】也即【常數C】,是四大力學的基石常數,推翻這個假設,,我實在想不出那是個什麼狀況。

所以,以今天人類的認知來看,這個可能性幾乎不存在。

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補充

有人說:從來就沒有【光速極限論】,只有一個【光速不變論】。

其實,【光速極限論】是狹義相對論的推導出來的,那麼,【光速極限論】和【光速不變論】就是等價命題,就如同【平行公設】和【三角形內角和等於兩直角】一樣。

在狹義相對論中,物體等於光速現象會導致分母為0,超過光速會導致平方根號中是負數

比如:物體的「運動質量」的計算公式如下:

如果物體速度V等同於C,這個等式分母就是0,

所以,V只能無窮接近於C,這個方程才有意義。

因此,在狹義相對論中,物體不可能等於或者大於光速。

準確一點說:靜止質量不為零的物體是不可能達到光速的,只能低於光速。


小漢字見大歷史


問題本身反映出對相對論誕生過程並不是很清楚,相對論的誕生並不需要太過複雜的計算,只是在兩個假設的基礎上推導出來的,其中最重要的一個假設就是光速不變原理。

狹義相對論是在假設的基礎上推論出來的?的確是,光速不變原理確實是假設,也可以認為是公理,而公理就不需要證明,由這個公理可以推導出狹義相對論的幾個公式,比如時間膨脹和尺縮效應公式等。

當然,光速不變原理並不是隨便假設的。在19世紀末20世紀初,物理學大廈似乎已經建成,牛頓經典力學統治了天上地下,而麥克斯韋方程組統一了電和磁。不過在麥克斯韋方程組中的光速是一個常數,這與牛頓經典力學並不相符。

在牛頓經典力學中,任何速度都是相對的,必須有參照系才有意義,但麥克斯韋方程組中的光速沒有參照系,就是一個常數。為何會這樣?

為解決這個矛盾,物理學家們就假設光速的參照系就是以太,以太就是絕對空間。不過如果以太真的存在,就會產生更多的矛盾,比如莫雷邁克爾遜關於以太的實驗,結果證明以太並不存在。

之後物理學家們為了讓以太能夠存在可謂“左右逢源”,不斷地進行各種假設來滿足以太存在的條件。而每個假設就像一個“定時炸彈”一樣隨時會爆發,因為假設越多出錯的幾率就越大!

而愛因斯坦來了一個顛覆性思維,既然麥克斯韋方程組中的光速是一個常數,它就不需要以太的存在。況且以太的存在會帶來更多更大的麻煩,於是愛因斯坦用“奧卡姆剃刀”直接把“以太”“咔嚓”掉了,徹底拋棄牛頓的絕對時空觀!

這就是光速不變原理的由來,與愛因斯坦同時代的物理學家比如龐加萊,洛倫茲等人都非常接近相對論了,不過他們無法拋棄也不敢拋棄牛頓絕對時空觀的影響,結果與相對論失之交臂!

所以,光速上限並不需要什麼證據,也不需要證明,它就是一個假設,也可以認為是公理!


宇宙探索


沒法證明,因為這是歸納法做的結論,但歸納法和理論推導是兩種獲取知識的方法不能混淆。歸納法可能出錯因為人類的經驗是有限的。理論推導也好不到哪裡去,因為理論推導的基礎物理理論也是歸納法獲得的只是看上去比較可靠罷了。就像歐幾里得幾何以前被當做確證無誤的,但人類的認知擴展以後非歐幾何出來,歐式幾何的推導錯了麼,沒錯但是並不完全。光速的極限也是類似的,我們暫時接受這個結論並不表示他是不能改變的。